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太原理工大学
硕士学位论文
氯气在活性炭、炭分子筛和碳纳米管上的吸附性能研究
姓名:王慧娟
申请学位级别:硕士
专业:高分子化学与物理
指导教师:薛建伟
20100501
太原理工大学硕士研究生学位论文

氯气在活性炭、炭分子筛和碳纳米管上的吸附性能研究
摘要
氯气在工农业生产、科学研究以及人类日常生活中有着极其广泛的应
用,百余年来创造了巨大的社会财富。氯气主要用于盐酸、农药、炸药和
有机染料的制备,塑料和橡胶的合成,纸张的漂白,布匹和饮用水的消毒,
以及某些工业废水的处理。随着氯气的用量越来越大,工业生产中所产生
的含氯气的尾气也越来越多,这些尾气直接排放会危害人类健康和动植物
生长。因此,含氯气尾气的处理问题日益成为工业生产中的一大难题。
目前,工厂处理含氯气尾气大多是采用碱液,水,或者有机溶剂吸收,
或者燃烧生产盐酸等方法,这些方法成本高,而且会对环境产生二次污染。
所以,用固体吸附剂通过变压吸附(PSA)回收氯气成为目前研究的热点,
该方法成本低,分离效率高,能耗低、自动化程度高,广泛应用于气体分
离领域。然而使用该法进行氯气回收还存在一些问题,主要体现在用于
PSA 的吸附剂选择性不高,耐腐蚀性较差,使用寿命短。因此我们选用了
具有良好的吸附性能和稳定的化学性质,可以耐强酸,强碱,能经受水浸、
高温、高压作用的炭材料作为氯气的吸附剂进行研究。
本文对氯气吸附性能的研究进展进行了综述。采用 P-C-T 氯气吸附装
置研究了活性炭、炭分子筛和碳纳米管三种炭材料对氯气的吸附性能,并
用红外光谱和 X 射线衍射对三种样品的稳定性进行了表征。

I
太原理工大学硕士研究生学位论文
得出主要结论如下:
一、0℃、30℃和 50℃时,活性炭、炭分子筛和碳纳米管三种炭材料
的氯气吸附曲线符合朗格缪尔吸附等温线,属于物理吸附。随着温度的降
低,氯气的吸附量增加;随着压强增大,吸附量相应增加。
二、30℃时,经过多次吸附,三种炭材料对氯气的吸附量变化很小,
而且 XRD 谱图也表明,经过多次吸附,它们的骨架结构基本未被破坏,可
以用来反复吸附处理氯气。
三、实验数据表明炭材料的氯气吸附性能受孔容、孔径的影响很大,
碳纳米管的孔容和管径比活性炭和炭分子筛的都要大,对氯气的吸附量也
最大,炭分子筛的孔容和孔径最小,吸附量也最小。30℃时, 下,
碳纳米管对氯气的最大吸附量为 %,而活性炭和炭分子筛的分别为
%和 %。
四、活性炭、炭分子筛和碳纳米管的红外谱图表明,吸附氯气后的活
性炭、炭分子筛和碳纳米管样品的骨架结构的特征峰都存在;XRD 衍射谱
图表明,吸附氯气后的活性炭、炭分子筛和碳纳米管样品的特征衍射峰存
在,峰强度略有减弱,这说明氯气基本未破坏活性炭、炭分子筛和碳纳米
管中的石墨微晶结构和无定形炭结构。
关键词:氯气,活性炭,炭分子筛,碳纳米管,吸附






II
太原理工大学硕士研究生学位论文
CHLORINE ADSORPTION PROPERTIES OF
ACTIVATED CARBONS, CARBON MOLECULAR
SIEVES AND CARBON NANOTUBES
ABSTRACT
Chlorine has extremely extensive application in industrial and agricultural
production, scientific research and human daily life, and has been created huge
social wealth in the last 100 years. Chlorine is widely used in preparation of
acid, pesticide, explosives anic dyes, synthesizing rubber and plastic,
bleaching paper, disinfecting textiles and drinking water, also treating
industrial wastewater. With the increasing of chlorine dosage, the production
of the exhaust containing chlorine is also more and more. The chlorine
contained